JP4021792B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のヨーレイト変化を打ち消すように操舵アシストを行う操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両のヨーレイトを安定方向に向かわせることを目的に、操舵時の車両のヨーレイト及び車速に応じて定めたゲインを乗じた操舵補正量を演算し、操舵装置に対して操舵補助トルクを作用させ、操舵アシストを行う技術として、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１４７４８３号公報（図７（ｂ）参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、路面のうねり等により発生するヨーレイトの打ち消しには有効であるが、運転者が意図的に操舵したときに発生するヨーレイトに対しては、運転者が操舵する操舵方向とは反対側に操舵アシストを実行するため、操舵が重く感じる等の操舵フィーリングの悪化を招く虞があった。
【０００５】
また、上述のヨーレイト変化に与えるゲインは、路面の凹凸などの路面外乱によるヨーレイト変化のゲインよりも大きいため、路面外乱によるヨーレイト変化成分に大して十分な制御ゲインを設定できず、路面外乱に対しては車両安定性を図る効果を得られないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、運転者の意図に応じた操舵が可能であって、かつ、運転者の意図にはない車両のヨーレイト変化のみ打ち消すように操舵アシストを行うことが可能な操舵制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため本願発明では、検出された目標対象物に対する相対ヨーレイトを打ち消す方向に操舵量を与えるため、操舵フィーリングの向上、及びヨーレイト変化に対する車両安定性の向上の両立を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるパワーステアリング装置の全体構成を表すシステム図である。まず、構成について説明すると、１はステアリングホイール、２はステアリングシャフト、３はラックアンドピニオン式ギア機構、５は運転者の操舵力をアシストするパワーステアリング機構、６は電動モータ、７は操舵輪、１０はパワーステアリング機構を制御するコントロールユニットである。
【０００９】
パワーステアリング機構５は、電動モータ６の回転をステアリングシャフト２に設けられた減速機構に伝達する。運転者がステアリングホイール１を操作すると、操作方向に応じて電動モータ６の回転方向が切り換えられ、運転者の操舵力をアシストする。
【００１０】
また、ステアリングシャフト２には、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ１２が設けられている。
【００１１】
コントロールユニット１０には、トルクセンサ１２からの操舵トルク信号、車速センサ１３からの車速信号、カメラ１４からの撮像画像が入力される。この入力された信号に基づいて、電動モータ６へ指令信号を出力する。
【００１２】
図２はコントロールユニット１０内の構成を表すブロック図である。１０１は入力されたトルク信号及び車速信号に基づいて、操舵アシスト量を演算する操舵アシスト制御部である。１０２は、カメラ１４の撮像画像に基づいて、予め設定された所定前方距離Ｌにおける自車両の推定位置と、目標対象物（例えば白線）との横変位量Ｙを検出する横変位量検出部である。１０３は、検出された横変位量に基づいてフィルタリングにより相対ヨーレイトを推定し、推定された相対ヨーレイト信号に基づいて、車両が安定方向となる安定方向操舵量を演算する相対ヨーレイト制御部である。相対ヨーレイト制御部１０３は、検出された横変位量Ｙを微分する微分器１０３ａと、所定前方距離Ｌ及び車速から構成される擬似微分フィルタ１０３ｂと、擬似微分フィルタ１０３ｂにより抽出された相対ヨーレイトを打ち消す方向に制御ゲインを与え、安定方向操舵量を出力する制御ゲイン部１０３ｃから構成されている。
【００１３】
最終的に電動モータ６に出力される操舵トルク指令値は、操舵アシスト制御部１０１において演算された操舵アシスト量と、相対ヨーレイト制御部１０３において演算された安定方向操舵量との和として出力される。
【００１４】
ここで、横変位量検出部１０２及び相対ヨーレイト制御部１０３について説明する。図３は、相対ヨーレイト推定原理を表す図である。本実施の形態１では、自車両は道路上の白線に沿って走行しており、白線からの横変位量を演算するものとする。
【００１５】
カメラ１４の撮像画像から目標対象物である道路上の白線の認識を行う。次に、ある地点における各パラメータを下記とする。
ヨーレイト：ψ'
初期ヨー角：ψ
車両速度：Ｖx
カメラ画像から見た所定前方距離Ｌにおける白線からの推定横変位量：Ｙ
ヨーレイトが０の場合の所定前方距離Ｌにおける横変位量：ｙ₀
ヨーレイトが発生したことによる所定前方距離Ｌにおけるずれ量：ｙ₁
【００１６】
このとき、以下の関係の式が成立する。
（式１）
Ｙ＝Ｌψ＋∫Ｖx・ψ・dt
【００１７】
上記（式１）をラプラス変換すると下記（式２）を得る。
（式２）
Ｙｓ＝（Ｌｓ＋Ｖx）ψ
【００１８】
ヨーレイトψ'は、ヨー角の変化率であるため、白線に対する相対ヨーレイトは下記（式３）により表される。
ψ'＝ψｓ＝｛ｓ/（Ｌｓ＋Ｖx）｝・Ｙｓ
式３から、Ｙｓとは、入力された推定横変位量を微分する微分器１０３ａに相当し、｛ｓ/（Ｌｓ＋Ｖx）｝は擬似微分フィルタ１０３ｂに相当する。
【００１９】
この推定された相対ヨーレイトψｓに対し、制御ゲイン部１０３ｃにおいて、この相対ヨーレイトψｓを打ち消す方向に制御ゲインを与え、安定方向操舵量を決定する。
【００２０】
一般に、既存の車両に搭載されているヨーレイトセンサの検出能力は、
分解能 ＞数deg/s （少なくとも、１deg/sより大きい）
ゼロ点での温度ドリフト ＞数deg/s（少なくとも、１deg/sより大きい）
とされている。
【００２１】
これに対し、本願発明の相対ヨーレイト推定における検出能力は、
分解能 ＞0.06deg/s
ゼロ点での温度ドリフト 基本的にドリフト無し
が実現可能となっている。すなわち、カメラ１４の撮像画像に基づいて演算するため、カメラ１４の画素数のレベルによって分解能を決定することが可能である。特に、画像による位置情報からの検出であるため、温度による影響は全く受けることが無く、安定した検出精度を確保することができるものである。
【００２２】
図４は実施の形態１における操舵制御の制御内容を表すフローチャートである。
（操舵アシスト量演算処理）
ステップ２０１では、トルクセンサ１２及び車速センサ１３から操舵トルク、車速を読み込む。
ステップ２０２では、車速に応じた操舵トルクアシスト量を設定するためのマップを選択する。
ステップ２０３では、ステップ２０２において選択されたマップに基づいて操舵アシスト量を演算する。
【００２３】
（横変位量演算処理）
ステップ２０４では、カメラ１４の撮像画像を読み込む。
ステップ２０５では、画像処理による白線認識を実行する。
ステップ２０６では、所定前方距離Ｌにおける推定横変位量Ｙを演算する。
【００２４】
（相対ヨーレイト演算処理）
ステップ２０７では、推定横変位量Ｙ、車速Ｖx、及び所定前方距離Ｌに基づいて相対ヨーレイトを演算する。
【００２５】
（安定方向操舵量演算処理）
ステップ２０８では、制御ゲインにより安定方向操舵量を演算する。
【００２６】
（最終的な操舵量演算処理）
ステップ２０９では、最終的な操舵量を操舵アシスト量と安定方向操舵量の和として算出する。
ステップ２０８では、最終的な操舵量に基づく操舵トルクを電動モータ６より出力する。
【００２７】
上記制御の具体的な内容について説明する。図５は車両に発生する絶対ヨーレイト信号を表し、図６はカメラ１４の情報に基づいて演算された相対ヨーレイト信号を表す図である。図５に示すヨーレイト信号には、運転者の操舵により発生した低周波数域の信号が含まれている。一方、図６に示すように、相対ヨーレイト信号は、白線に対するヨーレイト信号であり、運転者が道路の白線に沿って操舵したことにより発生するヨーレイト信号は含まれておらず、路面の凹凸等により入力された外乱等、白線に対して発生するヨーレイト信号のみが検出される。
【００２８】
上記ヨーレイト信号に対し、制御ゲイン部１０３ｃにおいて、図６に示すフィルタ処理後ヨーレイト信号に対し、打ち消す方向のゲインを与え、安定方向操舵量として出力する。
【００２９】
図７は相対ヨーレイト制御実行後の車両に発生するヨーレイト信号を表し、図８は相対ヨーレイト制御実行後の相対ヨーレイト信号を表す図である。図７に示すように、運転者の操舵により発生する低周波数のヨーレイト信号はそのままとされ、図８に示すように路面凹凸等の外乱である中間周波数域の信号は、高いレベルで打ち消されているのが分かる。
【００３０】
以上説明したように、カメラ１４の撮像画像から白線（目標対象物）に対する相対ヨーレイト信号のみ打ち消す操舵量を与える。よって、運転者の操舵により発生したヨーレイト（白線に沿って走行した場合に発生するヨーレイト）を打ち消す操舵量が与えられることがなく、運転者の操舵に応じた操舵アシストを実行しつつ、外乱等によって発生する相対ヨーレイト変化に対する車両安定性の向上の両立を図ることができる（請求項１に対応）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるパワーステアリング装置の全体構成を表す概略図である。
【図２】実施の形態１における制御回路を表すブロック図である。
【図３】実施の形態１における相対ヨーレイト推定原理を表す図である。
【図４】実施の形態１における操舵制御を表すフローチャートである。
【図５】実施の形態１における相対ヨーレイト制御前のヨーレイト信号を表す図である。
【図６】実施の形態１における相対ヨーレイト制御前であって、画像処理による相対ヨーレイト信号を表す図である。
【図７】実施の形態１における相対ヨーレイト制御後のヨーレイト信号を表す図である。
【図８】実施の形態１におけるヨーレイト制御後であって、画像処理による相対ヨーレイト信号を表す図である。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ ギア機構
５ パワーステアリング機構
６ 電動モータ
７ 操舵輪
１０ コントロールユニット
１２ トルクセンサ
１３ 車速センサ
１４ カメラ

Claims (1)

1. 車両に搭載したカメラの映像から現在の車両の状態を検出し、この検出結果に基づいて操舵装置に対し操舵量を与える操舵制御手段を備えた操舵制御装置において、
   カメラの映像から目標対象物を検出する目標対象物検出手段と、
   前記カメラの映像に基づき、自車両から所定距離前方の地点における自車両の推定位置と前記目標対象物との横変位量を検出する横変位量検出手段と、
   前記横変位量検出手段によって検出された横変位量の微分値相当値、前記所定距離、及び車速に基づき、車両の目標対象物に対する相対ヨーレイトを抽出するフィルタと、
   を備え、
   前記操舵制御手段は、抽出された相対ヨーレイトを打ち消す方向に操舵量を与えることを特徴とする操舵制御装置。

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